上海伯东 inTest ATS-545热流仪助力堪培拉大学IGBT老化研究取得卓越成果

ATS-545热流仪助力堪培拉大学IGBT老化研究取得卓越成果

ATS-545：热冲击测试设备

全量程240摄氏度的温控调整；

温度变化率高达288°C / 分钟！

IEEE Transactions on Device and Materials Reliability (Volume: 20, Issue: 4, December 2020) DOI 10.1109/TDMR.2020.3025895 艰深科研工作背后的巨大助力——ThermoStream™，定义了“热流仪”这一品类的行业领导者。

inTEST集团ThermoStream™品牌的热冲击测试集成环境（ATS-545-M）助力本文作者You-Cheol Jang 教授深挖了穿孔IGBT在高温下栅极偏置应力引起的退化现象。

ATS-545的卓越贡献 :

1. IGBT 功率半导体的可靠性测试涉及使用ATS-545-M型热冲击测试集成环境在 零下40 °C至零上200 °C 之间对IGBT样本施加温度循环应力。

2. Cycling IGBT样本需要在实验过程中经受4000个温度循环，每个循环持续100秒。

3. 热冲击测试集成环境（ATS-545，by inTEST Thermal Solutions Inc.）用于实施温度循环测试。它的总变温时间要在仅仅短短100秒内完成全量程240摄氏度的温控调整，温度变化率高达288°C / 分钟！

• a) 使用功率器件分析仪/曲线追踪仪测量IGBT的电气特性，每1000个周期进行一次加速温度循环测试。

• b) 此外，每15分钟进行一次高温（150°C）和高压直流场（48V）测试，共60分钟。

• c) 经过应力测试，在没有高温和电场应力的情况下，在24小时后测量了IGBT的恢复特性。

• d) 使用扫描声学显微镜（SAM）观察IGBT中钝化层和金属层的分层。

• e) SAM图像显示晶圆芯片键合和环氧模塑料（EMC）处分层，以及引线键合区域下方的空隙。

• f) 分层和空隙归因于IGBT组件中使用的材料之间的热应力和CTE不匹配。

•  

在功率半导体IGBT性能的评价指标中，伴随环境温度冲击而来的老化特性是非常重要的一个环节。

言归正传，You-Cheol Jang 教授发表了激动人心的IGBT加速老化（degradation, 涉及到功率半导体的使用寿命）实验——Accelerated Degradation of IGBTs due to High Gate Voltage at Various Temperature Environments(DOI 10.1109/TDMR.2020.3025895)

在本文中做了大量的理论-干实验计算-湿实验验证的严谨科研工作。总结如下几点：

在高温下施加温度循环应力和偏置应力的过程对于研究IGBT退化非常重要。

1. 对-40°C至200°C之间的IGBT施加温度循环应力，以加速使用宽温度范围的降解过程。这有助于理解IGBT在不同温度条件下发生的降解现象。

2. IGBT中钝化层和金属层的分层可以使用扫描声学显微镜观察到。这有助于识别IGBT中由于温度应力而发生的物理变化和故障。

3. 对IGBT施加高温下具有高栅极电压的偏置应力，以研究阈值电压不稳定性和栅氧化层电荷捕获的影响。这有助于了解IGBT开关特性和性能的变化。

4. 还研究了IGBT在应力后的恢复。结果表明，在高直流场和高温下受压的IGBT在没有反向电压的情况下，24小时后恢复过程较慢。这些信息对于理解IGBT在实际条件下的恢复机制非常重要。

5. 通过进行各种温度应力和高电场应力测试，可以识别IGBT的退化过程和故障症状。这为IGBT在不同工作条件下的可靠性和性能提供了宝贵的见解。

     ATS-545-M 在IGBT热冲击循环测试中的装置摆放示意图

           生动解释了IGBT在强直流场和高温度场下应力测试的变化

ATS系列其余应用:

伯东 inTEST 高低温冲击测试机 ATS-545用于芯片可靠性测试 (hakuto-china.cn)

inTEST 710E 用于 FPGA 芯片高低温循环测试 (hakuto-china.cn)

上海伯东是美国Gel-pak 芯片包装盒, 日本 NS 离子蚀刻机, 德国 Pfeiffer  真空设备, 美国  KRI 考夫曼离子源, 美国 inTEST 高低温冲击测试机, 比利时原装进口 Europlasma 等离子表面处理机 和美国 Ambrell 感应加热设备等进口知名品牌的指定代理商 .我们真诚期待与您的合作!

若您需要进一步的了解详细信息或讨论, 请联络上海伯东.